Способ определения размеров микрочастиц

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения размеров микрочастиц, находящихся в газовой или жидкой среде, а также на полированной поверхности. Цель - упрощение способа путем использования относительных измерений и повышение точности определения размеров путём устранения зависимости от положения микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка. Микрочастицы освещают совмещенными пучками двух лазеров , генерирующими излучение на двух различных длинах волн. Регистрацию рассеянного микрочастицами света ведут раздельно на двух длинах волн, соответствующих излучениям первого и второго лазеров, а размеры микрочастиц определяют по соотношению обеих интенсивностей рассеянного света. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1402 5 д11 4 G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4157642/31-25 (22) 08.12.86 (46) 15.06.88. Бюл. № 22 (71) Институт полупроводников АН УССР (72) В. А. Стерлигов, Ю, В. Суббота и Ю. N. Ширшов (.53) 66.063.62(088.8) (56) Овод В. И., Шлюко В. Я. Корректировка характеристик лазерных анализаторов микрочастиц с учетом неравномерности распределения плотности по,тока излучения. Оптико-механическая промышленность, 1985, № 5, с. 8-10.

Suds К. Rev. Sci. Instr. 51 (1980), ¹ 8. р., 1049-1058. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ МИКРОЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения размеров микрочастиц, находящихся в газовой или жидкой среде, а также на полированной поверхности. Цель — упрощение способа путем использования относительных измерений и повышение точности определения размеров путем устранения зависимости от положения микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка, Микрочастицы освещают совмещенными пучками двух лазеров, генерирующими излучение на двух различных длинах волн. Регистрацию рассеянного микрочастицами света ведут раздельно на двух длинах волн, соответствующих излучениям первого и второго лазеров, а размеры микрочастиц определяют по соотношению обеих интенсивностей рассеянноro света. 1 ил.

1402853

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения размеров микрочастиц, находящихся в газовой или жидкой среде, а также на полированной поверхности (в частности изобретение может найти применение для анализа распределения размеров микрочастиц пыли, взвешенной в воэ- 10 духе, для контроля загрязнений технологических жидкостей, например деиониэованной воды, в полупроводнико вом производстве, для контроля по, верхностных загрязнений полированных 15 поверхностей оптических зеркал и по,лупроводниковых пластин), Цель изобретения — повышение точ ности определения размеров микроча:стиц путем устранения зависимости от положения микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предла25 гаемого способа.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 лазеры, дихроичное зеркало

3, блок 4 фокусировки, блок 5 сканирования, объектив 6, полированную пластину 7, на поверхности которой

30 находятся микрочастицы, интегрирующую сферу 8, первый 9 и второй 10 светофильтры, первый 11 и второй 12 фотоумножители и блок 13 обработки сигналов . 35

Способ осуществляют следующим образом.

Свет от лазеров 1 и 2 с длинами волн Л и падает на дихроичное

-зеркало 3, которое совмещает оба пуч- 40 ка. Затем совмещенный пучок проходит через блок 4 фокусировки, блок 5 сканирования, объектив 6 и попадает на поверхность оптически полированной пластины 7 с микрочастицами. 45

Рассеянный микрочастицами свет собирают с помощью интегрирующей сферы 8, направляют на светофильтры 9 и

10 которые разделяют рассеянное изЛ1 Л1 лучение I> и I > по длинам волн и 0, и регистрируют его соответствующими фотоумножителями 11 и 12 для каждой длины волны отдельно. Сигналы с выходов фотоумножителей поступают на блок 13 обработки сигналов, где определяется соотношение 11интенсивл, ностей i и 1 0 рассеянного света, например Т /I и определяются разЛ1 Л

Р Р 1 меры микрочастиц с использованием предварительных расчетов или калибровочной кривой

В основу способа положена функциональная зависимость интенсивности, рассеянного света от размера микрочастицы: г

Ipac If(Л)1 где I — интенсивность подающего света;

r — радиус частицы;

Л вЂ” длина волны„

При работе лазера на основной моде интенсивность излучения в любом поперечном сечении пучка описывается гауссовой функцией х/a о (2) где Х вЂ” интенсивность в центре

-О пучка; х — расстояние от оси пучка;

Ф вЂ” параметр пространственного распределения интенсивности.

В случае попадания частицы не в центр пучка, где интенсивность света максимальна, а на край, где она намного меньше, фотоприемник зарегист-., рирует более слабую интенсивность рассеянного света, что приведет к кажущемуся занижению размеров микрочастицы, а следовательно, к ухудшению точности измерений, т.е ° имеет место зависимость измерений от координаты

Х. Одновременное освещение микрочастиц вторым лазерным пучком с отличной от первой длиной волны, формирование обеих пучков с одинаковым распределением интенсивности по их поперечному сечению, совмещение этих пучков и раздельная регистрация рассеянного света для каждой длины волны позволяет определить размеры микрочастиц по соотношению интенсивностей рассеянного света, зарегистрированных на вышеуказанных длинах волн, и следовательно, получать более точные результаты измерения. Как видно из нижеприведенных формул, соотношение ф интенсивностей рассеянного света на двух длинах волн h, и Л1представляет собой функцию только размера частиц и при ее

Ф о р м ул а и з о б р е т е н и я

Составитель P. Иванов

?едактор А. Ревин Техред П, Сердюкова Корректор О.Кравцова

Заказ 2847/30 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 з !4028 оценке отпадает необходимость нахождения положения (координаты х) этой частицы относительно оси пучка: д А hlrtd, (г

Io e f, л, где I u I — интенсивность в центЛ о о ре пучков на длинах волн и соот1 ветственно

Поскольку пространственное распределение интенсивности по сечению.оди, наково для обеих лазерных пучков, т.е. ы — — 11,, то зависимость (3) имеет вид

Л1 ю г1(г/Х1) (4)

6 2(/ 2

Таким образом, используя предлагаемый способ (в отличие от известных) получают достоверные результаты без учета положения микрочастицы относительно центра поперечного сечения ла- 25 зерного пучка, что в свою очередь повышает точность определения размеров микрочастиц.

Способ определения размеров микрочастиц, включающий освещение микрочастиц первым монохроматичным лазерным пучком, относительное перемещение мнкрочастнц и освещающего лазерного пучка, регистрацию рассеянного микрочастицами света, анализ параметров рассеянного света, о т л н ч а ю— шийся тем, что, с целью повьпдения точности определения размеров путем устранения зависимости от положения микрочастицы относительно оси освещающего лазерного пучка, микрочастицы дополнительно одновременно освещают вторым монохроматичным лазерным пучком с длиной волны, отличной от длины волны первого монохроматичного лазерного пучка, причем оба пучка формируют с одинаковым распределением интенсивности по их сечению и направляют их соосно, регистрацию рассеянного света осуществляют раздельно на каждой длине волны, а размеры микрочастиц определяют по соотношению интенсивностей рассеянного света.